背景
旋翼系统研究飞机是一种独特的飞行器，用于测试飞行中的先进直升机旋翼。其目的是提供一种能力，在将新主旋翼设计投入原型机或生产型直升机计划之前，更充分地探索新主旋翼设计在飞行中的性能。在RSRA计划启动之前，新的旋翼构型只能在固定的旋转试验台或大型风洞中进行全尺寸测试。由于这些测试包线的限制，当新的旋翼构型首次在他们设计的直升机上转动时，总是存在风险。为了降低这种风险，NASA和陆军得出结论认为，一架专用于安全探索新旋翼在其整个飞行包线内产生的性能，稳定边界和载荷的试验飞机值得开发。拥有这样的飞机还将鼓励独特旋翼构型的设计和飞行测试，这将扩展旋翼技术。这些方面的考虑是20世纪70年代早期推出RSRA的原因。
1971年夏天，NASA和陆军为“旋翼试验飞行器初步设计研究”制定了一份邀标书（RFP）。西科斯基和贝尔对此RFP做出了回应，并被授予了为期九个月的研究合同。主要需求是确定这种飞行器的实用性以及如何最大限度地降低开发成本和风险。

■初步设计研究飞机
1972年7月，西科斯基向NASA和陆军报告了初步设计研究的结果。到目前为止，这架飞机被称为“旋翼系统研究飞机”，即RSRA。为了尽可能降低项目成本，鼓励使用现有的飞机或部件。试验飞机的大小是由一项要求定义的，即所有要测试的旋翼都必须足够小，以适应美国宇航局埃姆斯40x80风洞。飞机本身必须安装在40x80风道内。
西科斯基的设计包括一个动力系统采用3700马力“滚轴”变速箱的新机身，然后根据陆军合同在西科斯基进行开发。它使用通用电气TF-34涡扇发动机进行辅助推进。它有两个可互换的机翼，一个面积为348平方英尺，翼展为45.7英尺，适用于100至200节的速度范围，一个面积为184平方英尺，翼展为33.3英尺，适用速度高达300节。它包括可变的机翼攻角；主旋翼，尾桨，机翼和辅助发动机动力与力矩平衡系统；旋翼隔振功能，以及飞行员站的电传操纵控制系统。为了进一步降低飞行前从未试飞过的先进旋翼的风险，包括了一套类似于固定翼飞机上的机组人员逃生系统。期望的可变主旋翼轴倾斜系统，被认为对于获得的价值而言过于复杂，而被剔除了。该飞机采用了配备一系列百叶窗的风扇垂尾反扭矩系统，以在高速时遮盖它。

■初步设计研究等距剖面图
作为双方进行的初步设计研究和其他分析的结果，NASA和陆军在1973年为RSRA计划发布了一份邀标书（RFP）。1973年5月15日，西科斯基提交了投标书。尽管与初步设计研究飞机非常相似，但已经进行了一些实际的改动。人们希望使用仙童-共和A-10的TF-34发动机装置，在其侧面安装通用电气涡扇发动机。这不符合合同规定，因此洛克希德S-3A的顶部安装TF-34装置被替换，需要在飞机上包括相当笨拙的弯曲安装结构。3700马力的“滚轴”主变速箱开发方案没有按计划进行，提出了一种SH-3的2500马力主变速箱生产方案。在计划成本范围内，在一个当时终止的单独开发计划下进行的风扇垂尾反扭矩系统的初步设计研究已不再实用，而采用了传统的尾桨。设计的其余部分几乎与初步设计研究中显示的一样。

■投标飞机
西科斯基赢得了RSRA合同，并开始设计和制造两架飞机。

■在制造期间的两架飞机
最初的飞行测试是在康涅狄格州斯特拉特福德的西科斯基工厂进行的。1977年7月，第一架飞机飞往弗吉尼亚州东岸NASA的瓦勒普斯岛飞行试验设施。飞行测试是在那里完成的，因为它是一个由NASA控制的大型设施，带有固定翼飞机跑道，这将是一些复合模式飞行测试所需要的。这也方便了NASA的兰利设施，该计划由NASA牵头，陆军在这个计划上的领导设施位于陆军的尤斯蒂斯堡。西科斯基拥有一支由大约二十名工程师，技术人员和飞行员组成的团队，驻扎在瓦勒普斯。NASA和陆军也有观察测试计划的工作人员。
RSRA最有趣的方面之一是机组人员逃生系统。尽管无法在飞行中进行测试，但整个系统仍在新墨西哥州霍洛曼空军基地的空军试验设施进行了测试。1977年11月，首次使用完全合格的逃生系统进行了飞行。

■机组人员逃生系统滑橇测试车

■机组人员逃生系统滑橇测试车彩照

■RSRA直升机构型在盘旋飞行
完全复合构型的首飞发生在1978年4月10日。在西科斯基完成承包商开发测试后，2号飞机于1978年秋季交付给NASA埃姆斯。1号飞机继续在瓦勒普斯岛进行测试，安装了旋翼隔振系统。
西科斯基飞行试验阶段于1979年8月17日结束。该飞机总共飞行了60.1小时，进行了必要的开发试验，并开发了政府对NASA/陆军初步测试所要求的飞行包线。9月，RSRA的1号机被交付给NASA埃姆斯，以加入2号飞机试验。当时，西科斯基的合同所规定的RSRA计划已经结束，但最终报告和其他收尾任务除外。NASA与西科斯基签订了在埃姆斯进行为期两年的飞行测试支持的合同。

■RSRA复合体在飞行中
到20世纪80年代初，NASA和陆军都将其大部分旋翼研究资金用于倾转旋翼概念。除了一些小的试验之外，这使得RSRA计划在能够执行预定任务之前就终止了。
RSRA很快被转生为“X翼”概念的试验飞行器。“X翼”使用一套刚性四桨叶旋翼，在飞行中停止成为“X”机翼。关键技术是旋翼的启动和停止顺序。RSRA的固定机翼允许初始启动/停止转换而无需旋翼/机翼保持升力，RSRA是“X翼”的理想试验飞行器。


构型特征
RSRA机身是全新的，专为低阻力和所需的高动压设计，以达到340节的最大结构设计速度。它有一个两人并排的驾驶舱和一个在客舱内的飞行试验工程师操作台。机舱大约6英尺长，并且还在沿着后舱壁的支架上容纳测试设备。下尾翼包括大型阻力减速板。
驱动系统直接取自西科斯基的SH-3/S-61系列飞机。交付的旋翼也取自SH-3/S-61。当然，这个旋翼仅用于初始的安定状态飞行测试。一旦飞机交付并由NASA /陆军检查过了，将安装新的旋翼。
飞行控制系统是由评估飞行员席（驾驶舱左侧）电传操纵的。虽然操纵杆和脚踏板看起来很传统，但它们并没有机械连接到飞机控制系统。一根电子连接线被连接到在右侧机组人员站上的安全飞行员的控制装置上。因此，如果电子控制装置没有按设计正常工作，则第二个飞行员成为备用或安全飞行员。在输入到安全飞行员的机械控制装置之前，数字计算机被用来按照正在进行的测试所希望的那样修改和增加来自评估飞行员控制装置的输入。飞行控制计算机也以有限的权限控制机械控制系统中的许多其他电动执行机构。
两种机翼的概念，一个用于中速，一个用于高速，从初步设计研究中被发现不需要。提供了具有增升装置的单个大型可变迎角机翼，以在向前飞行中卸载旋翼，或在负迎角时，以在水平飞行中使旋翼过载。机翼很容易拆卸，可作为一架基本直升机进行测试。当他们没有产生水平飞行所需的水平推力时，TF-34辅助发动机提供水平推进力来测试旋翼。这些也必须很容易拆卸。尾部包括一个可变的高阻力装置，以过载旋翼的前向推力要求。


总安排图



任务系统
主传动装置安装在力/力矩测量系统上，为被测旋翼提供准确的数据。将七个压力传感器安装在正交方向上，以提供飞机坐标下的数据。在传动装置安装架与机身的附件中包括必要的冗余。

■旋翼测量系统
备用传动装置安装系统在安装架和机身之间增加了隔振器。这是一个“聚焦塔”系统，具有范围可调的倾斜角和可变弹簧刚性系数，用于调谐和衰减，通过伺服控制装置的液压定心提供对所产生的静态位移的控制。使用四个面内软隔离器和四个标称垂直压力传感器。其他类型旋翼的替代设计使用了七个软隔离器。

■旋翼隔离系统
机翼安装得低，包括可变迎角特征，飞行中的变化范围从15度机头向上到9度机头向下。该安装系统还包括精确的压力传感器，用于测量机翼的力和力矩。

■机翼俯仰和测量系统
RSRA真正独特的特征之一是包含了一个机组人员逃生系统。其设计与固定翼飞机上使用的相似，但必须处理旋转的旋翼在头顶上阻挡飞行机组人员安全撤离的问题。已经确定，由于人为因素问题，以及RSRA需要在靠近地面的许多航线上运行，试图将机组人员向下弹射是不可接受的。

■桨叶分离系统
因此，开发了桨叶分离系统。这是在桨叶根部周围使用了成形炸药来切断桨叶翼梁，并把桨叶从飞机上炸开。为了确保没有桨叶被向前抛到撤离的飞行员可能击中的地方，也没有被向后抛到可能撞到尾翼的地方，使用了两级桨叶分离。在五桨叶基准旋翼上，前三个桨叶被切断，被甩到飞机的两侧。在经过另一个72度旋转之后，最后两个桨叶也被抛向两侧。机组人员撤离系统本身是由斯坦利航空公司开发的。使用小型火箭将船员从飞机上拉出来，而不是安装在座椅上的更常规的火箭，就像在大多数固定翼应用中使用的那样。

■机组人员逃生系统
虽然这个系统在飞行中无法进行实际测试，但它确实进行了多次地面测试，最终在新墨西哥州霍洛曼空军基地“长轨”上进行了全系统测试。RSRA系统成为第一个也是唯一一个有资格在飞行旋翼飞行器上使用的机组人员逃生系统。


一般特征和性能
最高测试速度：300节
设计俯冲速度：340节
续航时间@ 300节：30分钟
设计总重，复合体：26,392磅
空重，复合体：20,812磅
设计总重，直升机：20,276磅
空重，直升机：14,490磅
机身长度：63英尺8英寸
最大高度：15英尺0英寸
RSRA的任务是通过其升力和水平推力包线的全范围来测试先进旋翼。

■潜在的旋翼测试包线


相关型号
在交付给在交付给NASA/陆军后，这架飞机被用于一些小型旋翼试验。主要测试计划涉及X翼的开发。这涉及一个四桨叶旋翼，它在飞行中停止成为一个固定的“X”机翼。X翼是西科斯基产品历史的一个独立部分的主题。X翼计划的一个有趣的部分是在没有旋翼的情况下飞行RSRA。这是为了证明，RSRA可以用于X翼启动和停止试验，其中旋翼升力为零。它还展示了自飞艇时代以来西科斯基设计的第一架固定翼飞机。

■RSRA作为无旋翼固定翼飞机飞行


其他信息来源
美国直升机协会论文“西科尔斯基高速概念五十年”，亚瑟·W·林登。于2008年4月29日至5月1日在加拿大蒙特利尔举行的第64届美国直升机协会（AHS）年度论坛上发表。 6park.com
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